Диалоговая система коллективного пользования тема автореферата и диссертации по математике, 01.01.10 ВАК РФ

ВВЕДЕНИЕ.2

ГЛАВА I. ЯЗЫК РАБОТЫ ЗА ТЕРМИНАЛОМ.12

1.1. Основные концепции и.понятия.

1.2. Начало работы.15

1.3. Команды работы с библиотекой. . .16

1.4. Корректировка текста. .20

1.5. Обслуживание наборов данных .27

1.6. Команды управления.30

1.7. Запуск заданий и просмотр выходных данных .35

1.8. Связь с заданиями пользователей.41

1.9. Команды распределенной обработки данных .43

1.10.Работа с архивом на магнитной ленте .47

1.11.Контроль и учет работы терминалов . 49

I.12.Операторское обслуживание системы .51

ГЛАВА 2. МЕТОДЫ РЕАЛИЗАЦИИ ДИАЛОГОВ ОЙ. СИСТЕМЫ.55

2.1. Общая логика работы системы , . . . .

2.2. Выполнение команд.59

2.3. Связь с терминалами.62

2.4. Рабочий файл. .•••••.66

2.5. Работа с очередью заданий системы ОС ЕС .72

2.6. Подсистема операторского.обслуживания .77

2.7. Консоль оператора .81

ГЛАВА 3. ИТОГИ РАБОТЫ.И.ПЕРСПЕКТИВЫ,РАЗВИТИЯ ДИАЛОГОВОЙ

СИСТЕМЫ.83

3.1. Состояние разработки.

3.2. Перспективы развития, системы.84

3.3. Основные результаты ^.86

В начале 70-х годов в нашейне был освоен выпуск электронно-вычислительных машин единой серив (ЕС ЭВМ), а с 1975 года в вычислительные центры стали поступать дисплейные станции ЕС-7906. Однако к этому времени диалоговых средств работы за терминалами еще не было создано. На каждом центре начали складываться свои требования к интерактивным системам коллективного пользования. В результате, уже через год вне появилось несколько интерактивных систем (ДУВЗ,PRIMLY, Ж ). Являясь весьма существенным шагом вперед, в то время эти системы не обеспечивали достаточного уровня сервиса. В последующие годы их функции были значительно расширены.

Практика работы с диалоговыми системами показала, что основной объем работ за терминалом составляет корректировка программ и данных, а все остальные функции, хотя и очень важные, являются дополнительными. Желательно эти функцию предоставлять на фоне-кррректировки .

При таком подходе функции редакции приобретают наиболее простой вид для пользователя. Реже возникает необходимость переклдчать диалог с одного режима на другой, все дополнительные функции проходят, как справочные, на фоне основной работы.

Редакция текстов предъявляет ряд требований. Главное -максимально использовать средства редактирования самого терминала. Ясно, что если терминалом является пишущая машинка, то редактор строится на построчных принципах (см., например, /2/), где для корректировки необходимо языковыми средствами локализовать исправляемый фрагмент, возможно до символа. С появлением дисплеев задача сильно облегчилась. Локализовать фрагмент теперь можно более грубо, а точный поиск этого фрагмента возложить на локальные свойства терминала (подвод курсора к месту исправления), таким образом языковые средства сильно упростились, а надежность исправления повысилась. С появлением интеллектуальных терминалов появляется возможность переложить на терминал не только локальную редакцию (в пределах экрана), но и глобальную (перестановка/удаление участков текста в пределах нескольких сот перфокарт или замена некоторого фрагмента на другой по всему исправляемому тексту).

Редактор, должен.также предоставлять средства сборки и разборки.текста, т.е. несколько текстов на диске объединять в один и, наоборот, один текст разделять на несколько; обычно такие работы требуют больших затрат времени и их необходимо автоматизировать.

Ранее было сказано, что, в.основном, диалоговые системы работают в режиме корректировки. При этом, обычно (если это не интеллектуальный терминал) задействовано много оборудования (цепочка терминал - дисплейная станция - канальное оборудование - процессор - диски). Недостаточная надежность работы такой цепи устройств требует предусматривать программные средства повышения надежности и сохранности информации.

Кроме подготовки данных на диалоговые системы также возложена и их обработка, то.есть передача данных обрабатывающим программам, запуск этих программ, слежение за этапами обработки и получение результатов.

Одной из важнейших характеристик обрабатывающих программ является время обработки одного запроса. В зависимости от него существуют различные виды организации обработки данных. Если запрос обрабатывается в течение нескольких секунд, то его можно организовать в режиме диалога с обрабатывающей программой. При запросе до,нескольких минут, правильнее организовать запуск программы, обрабатывающей данный запрос, в параллельном режиме и результат просматривать не по требованию программы, а по мере освобождения от текущей работы за терминалом. Третий тип обрабатывающих программ характеризуется большим временем обработки (от получаса до нескольких часов). Запрос на результат от такого счета получить во время сеанса работы за терминалом не представляется возможным. По этой причине необходимы средства формирования пакета заданий, результат которых будет выведен на печать.

При большом количестве запросов централизованная обработка данных становится невозможной. Для решения этой задачи можно, во-первых, перевести обработку на интеллектуальный терминал, а, во-вторых, переслать данные для обработки на другие, более свободные ЭВМ, связанные в одну сеть. Второй путь решает не только вопрос времени, но и предоставляет возможность использования особых ресурсов (банков данных, специального оборудования).

Постоянно меняющиеся условия эксплуатации, появление новых терминалов требуют создания такой диалоговой системы, которая легко приспосабливалась бы к изменениям окружающей среды, создавала условия работы не только прикладным программистам, но и системным, контролировала доступ к данным и функциям системы, а также вела бы учет работы пользователей и изменяемых ими данных /10/.

Обработка запросов от терминала, как правило, требует обращения к устройствам прямого.доступа. Такие обращения возникают при выборке с диска программы обработки - запросов, а е ' также при чтении и модификации данных (просмотр или корректировка текстов). Организация алгоритмов обслуживания многотерминальной системы существенно влияет на время обработки запросов, связанных с обращением к устройствам прямого доступа, т.к. при непланомерном обращении к диску время поиска информации: на нем существенно увеличивается.

Перечислим типы алгоритмов обслуживания многотерминальных систем:

- последовательная обработка запросов;

- простая параллельная обработка запросов;

- параллельная обработка запросов с разделением времени и памяти;

- параллельная обработка запросов с разделением времени и виртуальной памятью.

Последовательная обработка запросов (Sk/) характерна тем, что каждый запрос, а, возможно, и логически законченный элемент запроса, обрабатывается последовательно друг за дру-гом~в определенном порядке, учитывающем время поступления запроса, скорость.его обработки и интенсивность обращений к диску. При такой обработке.достаточно легко, даже с ограни* > ченным числом дисководов, разнести обслуживаемые наборы данных на различные дисководы, что существенно снижает время поиска информации. SU. -обработка позволяет сокращать объем оперативной памяти, т.к. в.один момент времени идет обработка одного элемента запроса, и для этого достаточно выбрать одну обрабатывающую программу и выделить один комплект буферов ввода/вывода. Таким образом, число обслуживаемых терминалов незначительно влияет на объем оперативной памяти, выделяемой для диалоговой системы, а время обработки запроса на обмен с дисками прямо пропорционально числу терминалов.

Простая параллельная обработка запросов (РЮ возникает тогда, когда для каждого терминала создается своя независимая подзадача, обрабатывающая запросы. При такой организации работы возникает необходимость для каждой подзадачи загружать в память свой обрабатывающий модуль и отводить свои буфера ввода/вывода. Это приводит при работе с несколькими терминалами к большому расходу оперативной памяти. Невозможность спланировать последовательность обменов с устройствами прямого доступа увеличивает поиск информации на диске. При; этом надо отметить, что время обработки простых запросов, не требующих обращений к дискам, в случае SW-обработки в сред*-нем медленнее, чем с PU/ -обработкой.

При усложнении функций обрабатывающих программ возникает потребность разделения времени процессора, что требует расширения оперативной памяти на устройствах прямого доступа. При работе на ЭВМ ряда - 2 такое расширение памяти реализуется с•помощью аппаратной -поддержки.организации виртуальной памяти. На ЭВМ ряда - I такой поддержки нет и приходится создавать средства разделения оперативной памяти между несколькими пользователями. По завершении кванта времени содержимое оперативной памяти, отведенной одному пользователю, записывается на диск, а затем с диска в эту память переносятся данные и программы другого пользователя. Такая операция называется "свопинг памяти" /12/. Нетрудно представить, что будет при работе двух - трех пользователей на одной памяти с обрабатывающими программами размером в ЮОк байтов. Свопинг такого, объема на. дисках ЕС - 5061 составляет примерно 6 секунд. Время обработки запроса при такой работе становится очень большим. Виртуальная организация памяти улучшает вре менные характеристики обработки запросов, т.к. на диск переписывается только та информация, которая давно не использовалась.

Таким образом можно заключить, что наиболее быстродействующей организацией обслуживания многотерминальных систем является последовательная обработка элементов запросов, при которой создается возможность планирования обращений к устройствам прямого доступа, в сочетании с виртуальной организацией оперативной памяти.

К 1980 году в стране появился целый ряд диалоговых систем: СРВ, ДЕД, КДО, TERM , ОКО, REP и, совсем недавно, система ФОКУС.

На основании вышейзлоиенных характеристик построения интерактивных систем, составлена сравнительная таблица существующих диалоговых систем (см. таблицу I). Данная таблица, вероятно, не совсем точно отражает наличие тех или иных функций в системах,-т^к. они находятся в постоянном.развитии, а имеющаяся информация о них, возможно, устарела.

В настоящей диссертации излагаются принципы, положенные в основу создания диалоговой системы обслуживания программистов на ЕС ЭВМ, работающей под управлением операционной системы ОС ЕС. Эта диалоговая-система предназначена для подготовки данных, отладки программ, контроля состояния операционной системы, эксплуатации готовых информационных систем, поддержки диалога с задачами обработки данных. Она позволяет использовать в качестве терминалов широкий спектр устройств, таких как ЕС-7906, ЕВ-7920, ЕС-7970.ЕС-7925, EC-856I, SINTRA / ЭВМ СМ-4. Кроме перечисленных терминалов к системе можно под

Таблица I

Сравнительные характеристики диалоговых систем

Название системы 1 2 3 V 5" 6 7 8 9 10 11 12. 13

ЛУВЗ — — — — — — — — 4- — — — 4

PRIMUS — 4- — — — 4- 4- 4- 4- — 4- ■ь *

СРВ — * — 4- — 4- — 4- 4- — 4- 4- 4

DEC + 4- 4- 4- 4- + 4- + 4- 4- — + +

КДО — + — — — — 4- — + — — — —

ЛЕД — 4- — — — — + — 4- — — — —

ОКО — 4- — — 4- — * — 4- — + — —

RED 4- 4- 4- — — — + 4- 4- — 4 4 +

ФОКУС * 4 * — + * — + 4- — 4 + 4

VM(CMS) ¥ * — 4 * 4- * 4- 4 — 4- + 4

SPM — + — 4- — — — -t- — — + — 4

6ЕС7920 — + — — — * * — + — — -h —

TERM — + — — — — + -Ь 4 — — — —

1. Функция редакции основная

2. Редактор экранного типа

3. Поддержка интеллектуальных терминалов

4. Возможность подключения к сети ЭВМ

5. Поблочная редакция текста

6. Средства автоматизации диалога

7. Сохранность текста после перезагрузки 8» Диалоговые средства обработки данных 9. Режим пакетной обработки в ОС ЕС

10. Режим пакетной обработки в КРОС

11. Просмотр и редакция последовательных н.д.

12. Наличие контроля и учета работы

13. Поддержка различных типов терминалов Наличие возможности

- Отсутствие возможности Наличие возможности в особых режимах ключиться через сетевой метод доступа, разработанный в ЙЗВТ АН ЛССР.

Система дает возможность работать с библиотечными наборами данных, формировать задания для операционной системы ОС ЕС, прослеживать этапы их исполнения и получать на терминале результаты заданий.

Предоставлена возможность создавать архивы на магнитных лентах, прослеживать за состоянием операционной системы, получать статистическую информацию об использовании ресурсов ОС (при наличии* в операционной системе средств СНК или LOOK),

В состав диалоговой системы входят средства, позволяющие вести диалог с задачами пользователя и на этой основе создавать интерактивные системы специального назначения. Среди специализированных систем существуют:

- диалоговая программа SPY , обеспечивающая наблюдение за состоянием блоков системы в оперативной памяти (разработка Г.С.Цейтина);

- средства связи с СУБД Спектр (разработка Б#А*Новикова);

- средства связи, с СУБД ИНЕС (разработка АЛ.Рухлина и А.Н.Терехова);

- диалоговая поддержка к транслятору с языка АЛГОЛ-68 (разработка Н.Н.Волковекой и А.Н.Терехова);

- диалоговая реализация.учебного языка "Рапира" (разработка Н.Н.Звягиной и А.Н.Терехова);

- диалоговый пошаговый транслятор с языка PASCAL (разработка В.А.Костина);

- пакет программ для решения задач линейного программирования (разработка Л.М.Брэгмана, С.С.Сурина) /9/;

- средства связи терминала с проблемной программой, написанной на языке FORTRAN (И.Р.Гитман), С интеллектуальными терминалами (ЕС-7970 и СМ ЭВМ) может производиться обмен файлов. В терминалы станции ЕС-7970 можно загружать программы, хранящиеся в библиотеках на дисках ЕС ЭВМ.

Из загружаемых программ можно выделить:

- программа "Глоссарий", облегчающая подготовку сложных данных за терминалом (С.Р.Стукалов);

- программа "МАВР", позволяющая редактировать тексты, переписанные из библиотеки в терминал (С.Б.Кацев);

- транслятор с языка FORTH (Н.Р.Ноздрунов, А.А.Клубович, В.А.Кириллин);

- транслятор с языка PASCAL (В.А.Кириллин). Материал изложен в диссертации следующим образом.

В первой главе излагаются основные понятия диалоговой системы. Представлен язык управления системой как со стороны пользователя, так и со стороны обслуживающего персонала.

Вторая глава посвящена методам реализации наиболее сложных компонентов диалоговой системы. Продемонстрированы основные проблемы и приемы реализации: команд. Третья глава содержит сведения о перспективах развития, распространения системы JEC и содержит краткий анализ всей работы.

Результаты, изложенные в диссертации, были опубликованы автором в /5, б, 8, 15/. Первая и вторая публикации посвящены первоначальному варианту системы, а третья описывает современное состояние диалоговой системы. Результаты докладывались:

- на семинаре ИСЭП и ИТА АН СССР, 1980, Ленинград;

- на семинаре "Интеграция пакетов и баз данных САПР ЭУ", 1982, Таллин;

- на семинаре "Внедрение, эксплуатация, комплексное обслуживание новых средств ВТ, используемых организациями и предприятиями региона", 1980, Ленинград;

- на заседании кафедры исследования операций Ленгосунивер^ ситета.

Доклады с результатами диссертации были представлены на следующих всесоюзных конференциях:

- "Технология программирования", 1979, Киев;

- "Автоматический ввод и обработка изображений на ЭВМ", 1981, Севастополь.

Показанные в диссертации результаты получены лично автором, кроме частей, связанных со слежением за состоянием заданий и операционной системы, а также с работой системы в сетях ЭВМ, которые выполнялись совместно с Б.А.Новиковым, Г.С.Цей-тиным были разработаны средства взаимодействия с программами пользователя и операторского обслуживания системы.

3.3. Основные результаты

1. Исследованы особенности-диалоговых систем и предложены принципы построения этих систем.

2. На основе опыта эксплуатации и с учетом особенностей потребителей предложен язык,управления диалоговой системой как со стороны пользователя, так и со стороны обслуживающего персонала. I

3. В языке отражены.разнообразные способы редакции текстов: локальная редакция, когда поиск исправляемой строки идет с точностью до экрана, а сама коррекция производится средствами терминала; сегментная редакция текста - перестановка, копирование и удаление ряда строк текста; контекстная редакция - фрагмент из набора символов заменяется на другой фрагмент по всему или по части текста. Даются средства объединения нескольких текстов, а также возможность разделить один.

4. Предложен способ автоматизации работы за терминалом, включающий в себя возможность формировать запрос, состоящий из последовательности (цепочки) команд, а также именовать эти последовательности, используя функциональную клавиатуру.

5. Спроектированы и реализованы средства, обеспечивающие взаимодействие ЭВМ. Эти средства представлены как локальные, когда к системе подключают интеллектуальные терминалы типа ЕС-7970 и СМ ЭВМ, так и внешние, используя сетевой метод доступа .

6. Предложен унифицированный программный механизм подключения различных терминалов к диалоговой системе.

7. Для повышения надежности и удобства работы с диалоговой системой предложена виртуально-последовательная организация данных для рабочего файла системы.

8. Исследована возможность использования нестандартных возможностей ОС ЕС, не описанных в документации. Например, динамический захват памяти на диске, выборка и занесение информации, в очередь системы, работа с консолью оператора и так далее.

ГЛАВА 3. ИТОГИ РАБОТЫ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ДИАЛОГОВОЙ СИСТЕМЫ

3.1. Состояние разработки

Представленная работа выполнялась автором в рамках научно-технической программы ГКНГ СССР 0.Ц.025 по теме "Разработка систем коллективного пользования на базе ЭВМ типа ЕС и "Эльбрус", государственная регистрационная тема № 81030324.

Диалоговая система коллективного пользования ЗЕС получила широкое распространение как в вычислительных центрах Ленинграда, так и во многих городах страны. Ниже перечислены некоторые из организаций, в которых она используется:

- ЛИЯФ АН СССР;

- ЛНИВЦ АН СССР;

- ВЦ сибирского отделения АН СССР;

- ИЭВТ АН ЛатССР;

- институт кибернетики АН УССР;

- институт кибернетики АН ХСР;

- МИЭМ;

- ЛНПО "Красная заря";

- Кировский завод;

- Ижорский завод;

- ЦНИИ им.Крылова;

- Балтийское морское пароходство;

- ЛИМТУ;

- ВИНИТИ;

- АСУ "Москва";

- Агентство печати "Новости",

30 предприятий представили акты о внедрении с расчетом экономического эффекта, который в.среднем составил 44 тысячи рублей в год на одном предприятии.

Система ЗЕС находится в состоянии постоянного развития. Добавляются не только новые команды, но и постоянно развиваются средства повышения надежности, скорости и технологичности системы.

Каждая версия системы поставляется на магнитной ленте и содержит не только загрузочные модули и описание системы, но и исходные тексты всех компонент.

В результате, в последнее время активизировался "встречный поток": многочисленные пользователи системы предлагают свои расширения и модификации части команд. Некоторые из этих предложений уже включены в распространенную версию системы.

Ряд вузов страны использует систему для обучения студентов курсу программирования.

В 1984 году по приказу минрадиопрома межведомственной комиссией под руководством члена-корреспондента АН СССР М.Р.Шура-Буры были проведены испытания системы программных средств ЯНУС, в состав которой вошла система ЗЕС . Комиссия отметила высокий научно-технический уровень разработки и рекомендовала применять в вычислительных центрах страны комплекс ЕС-7970 с системой ЯНУС.

3.2. Перспективы развития системы

В диалоговой системе ЗЕС начинают разрабатываться средства подключения к сети ЭВМ. Эти средства создаются на основе сетевого метода доступа, разработанного в ИЭВТ АН ЛатССР, и средства подключения к системе ЗЕС модулей-интерфейсов. Необходимо предоставить возможность как выхода пользователей системы ~ЗЕС в сеть, так и обеспечить пользователей сети работой в диалоге под управлением системы JEC.

Для связи с партнером пользователю системы ЗЕС будет предоставлена команда #СШ, первый параметр которой укажет имя партнера, а второй - имя сети,с помощью которой необходимо установить связь. Таким образом будет предоставлена возможность связываться с другими ЭВМ через различные методы доступа. Например, совместно с локальной сетью ЭВМ, объединенных средствами комплексирования (адаптер канал - канал, средства прямого управления), можно будет использовать более мощные сетевые системы.

Также потребуется обеспечить связь пользователя системы 1ЕС с другими программными системами, работающими как на ВС ЭВМ, так и на других машинах.

Выпуск новой серии машин Ряда-2 привел к созданию новой операционной системы ОС ЕС редакцию 7.0 и ее модификаций. Эта система все ресурсы машины представляет как виртуальные и таким образом создает условия.функционирования нескольких -операционных систем (а не программ, как в серии машин Ряда-1) параллельно на одной ЭВМ. В связи с этим, в ОС ЕС включена диалоговая система CMS, в. которой отсутствуют средства параллельной работы, используется понятие мини-диска (особо организованная память в диске), значительно упрощены принципы планирования заданий, задач и распределения памяти. Все это создает условия для существенного повышения производительности работы всей системы в целом.

Однако изменение представления данных и их средств обработки усложняет внедрение и эксплуатацию новой операционной системы в вычислительных центрах, где давно ведутся разработки систем программирования в режимах ОС ЕС Ряда-I. Необходимо создавать удобные средства взаимодействия виртуальных машин, где на одной из них работает ОС ЕС в режиме MVT или SVS (базовая операционная система). В системе J ЕС уже начаты разработки таких средств, например, команда #СР позволяет выдавать команды системе, управляющей виртуальными машинами. В дальнейшем, на основе средств связи ЭВМ (команда #C0N ) можно будет связаться из любой виртуальной машины с диалоговой системой DEC , функционирующей на базовой операционной системе. При этом создадутся условия быстрой отладки отдельных модулей в режиме CMS и удобных возможностей переноса отлаженных программ в среду обыкновенной ОС. Это повысит производительность создания математического обеспечения в среде CMS для ЭВМ, функционирующих на системах MFT и MVT.

1. Уилкс М. Системы с.разделением времени. Пер. с англ. Под ред. ЛюбимскогоЭ.З. М.: Мир, 1972.

2. Баранов С,Н., Терехов А.Н., Цейтин Г.С. Инструкция к программе. DIC0 , серия 4. Сервисные программы. Выпуск 5. Л.: ЛГУ, 1974. . .

3. Кузнецов И.П. Кибернетические диалоговые системы. М.: Наука, 1976.

4. Братчиков Й.Л., Кацев Б.А. Многоцелевой вычислительный центр коллективного пользования.-В сб.: Алгол диалоговая система с разделением времени. Под ред. Братчикова ИД. и Кацева Б.А. ИТМ и.ВТ АН СССР, 1977, с. 5-23.

5. Дейкало Г.Ф., Новиков Б.А. Программа редактирования текстов с помощью дисплея ЕС-7066.-В сб.: Вопросы судостроения. Серия: Математические методы. Программирование. Эксплуатация ЭВМ.-Вып. 13.Л., 1977, сс.65-75.

6. Дейкало Г.§., Новиков Б.А. Организация программы работы с устройствами ЕС-7066.В операционной системе ОС ЕС. -В сб.: Вопросы судостроения. Серия: Математические методы. Программирование. Эксплуатация ЭВМ. Вып. 16. Л., 1978,сс. 71-82.

7. Белявский Е.И., Дейкало Г.Ф., Кирсанов Т.Н. Некоторые вопросы эксплуатации операционной системы ЕС ЭВМ. В сб.: Организация.вычислительного процесса в ВЦ, оснащенном ЭВМ единой системы. МГУ,.1978, сс. 17-20.

8. Дейкало Г.Ф., Новиков Б.А. Использование дисплеев

9. ЕС-7066 для обслуживания программистов. В сб.: Тезисы докладов всесоюзной конференции "Технология программирования". Киев, 1979, сс. 12-13.

10. Б.Боэм, Дж. Браун, X. Каспар, М. Липов, Г. Маклеод, М. Морит. Характеристики качества программного обеспечения. Пер. с англ. М.: Мир, 1981.

11. Булко И.М., Дорожко Н.Н., Пилецкий И.И. Диалоговая система программирования ДИСП. М.: Финансы и статистика, 1981.

12. Борисевич В.Ф., Варапай П.Б., Ковалевич Э.В., Козловская Е.А., Марук З.А., Чупрыгина Л.Т. Система разделения времени ЕС ЭВМ. Под ред. Ковалевича З.В. М.: Финансы и статистик ка, 1982.

13. Брич З.С., Капилевич Д*В.,- Терехова -О.Г. Программирование на Фортране ЕС ЭВМ.в режиме разделения времени. М.: Финансы и статистика, 1982. . . .

14. Данилочкин В.П., Одинцов Б.В., Пеледов Г.В. Справочник системного программиста по.операционной системе ОС ЕС. М.: Финансы и статистика, 1982. .